Arvutiarhitektuurid eksam vastused TTÜ (0)

Kordamisküsimused aines IAY0520
1. Mõisted arvuti, arvutisüsteem, arvuti riistvara iseloomustavad näitajad.
Arvuti on tarkvarast ja riistvarast koosnev süsteem, mis on määratud info töötlemiseks. Arvutisüsteem on täies töökorras arvuti, kuhu kuuluvad arvuti, tarkvara ja välisseadmed, mis on vajalikud arvuti tööks. Arvuti riistvara iseloomustavad näitajad: protsessor – aritmeetika-loogikaüksus (funktsionaalsus; info töötluse kiirus ja täpsus); juhtüksus ( paindlikkus ; kiirus; keerukus ); mälusüsteem – mälusüsteemi hierarhiline korraldus; mälude infomahutavus; mälude kiirus; maksumus; sisend -väljundsüsteem – infoläbilaskevõime (sh reaktsiooniaeg ); S/V-süsteemi (SVS) struktuurne korraldus; S/V-süsteemi talitluse korraldus (programselt juhitav SVS; katkestuste süsteemi rakendav SVS; otsemällupöörduse (DMA) rakendamine; kanalite (selektro, multipleks) rakendamine; S/V- protsessorite ehk preprotsessorite (eelprotsessorite) // front -end processor// rakendamine).
2. Arvutipõlvkondade iseloomustus (iseloomulikud jooned).
1. põlvkond - aastad 1946 - 1954; elementbaasi moodustasid elektronlambid; jõudlus jäi vahemikku 2x103 kuni 16x103; arhitektuur tugines siseprogrammi kasutamisele; igal arvutil oli ainuslik protsessor; operatiivmälu infomahutavus oli 100 baidist kuni 2kb; progemine masinkeeles; mõõtmed ja mass suur, töökindlus madal.
2. põlvkond - aastad 1954 - 1965; elementbaasi moodustasid transistorid; jõudlus jäi vahemikku 6x103 kuni 3x106; progemisel arvkood asendati sõnaliste käskudega; hakati arendama süsteemset tarkvara; väiksemad, kiiremad ja töökindlamad
3. põlvkond - aastad 1965 - 1971 ; elementbaasi moodustasid madala- ja keskmise integratsioonitasemega integraallülitused; jõudlus ulatus 0,1kuni 400 miljoni operatsioonini sek; mõõtmed vähenesid, märgatavalt paranes töökindlus; loobuti suletud arhitektuurist ja mindi üle avatud arhitektuurile. ühilduvad arvutipered; osade arvutite põhimäludes asendasid kiired pooljuhtmälud aeglasemaid ferriitmälusid; hakati kasutama käskude konveiertöötlust, multitegumtööd ja tööd ajajaotusreźiimis; kõrvuti suurarvutitega arendati intesiivselt miniarvuteid.
4. põlvkond - aastad 1971 - 1981; Keskmise ja kõrge integratsioonitasemega mikrolülituste massiline kasutamine; esimesed mikroprotsessorlülitused (intel 4004(1971)); personaalarvutid; jõudlus vahemikus 9,5 kuni 1000 miljonit operatsiooni sek; rööptöötlusele orienteeritud multiprotsessorsüsteemid; lausintegraallülitusena hakatakse valmistama kiireid ja suure infomahitavusega pooljuhtmälukiipe. Tarkvaraarenduses on tähelepanu keskmes operatsioonisüsteemide, kompilaatorite ja rööptöötluseks sobivate kõrgkeelte arendamine;
5. põlvkond - aastad 1981 - 1991; mikrolülituste integratisoonitaseme jätkuv tõus; võimsad RISC -arhitektuuriga mikroprotsessorid; info töötlemisel massiliselt rakendama rööp - ehk paralleeltöötlust; Intensiivselt tegeletakse hajus- ja võrkstruktuuride uurimise ning arendamisega.
6. põlvkond - alates 1991. aastast; uuringud üleminekuks mikrotehnoloogiliselt elementbaasilt nanotehnoloogiale; rööptöötluse uute meetodite ja tehniliste lahenduste otsingud; Püütakse välja töötada uusi programmeerimise tehnoloogiaid, mis sobiksid rööptööle ja keerukatele multiprotsessorsüsteemidele; Heterogeensete paralleelprotsessorstruktuuride, kus protsessorkiipdesse on integreeritud sõltumatult talitlevaid eriprotsessorlülitusi, . uurimine ja rakendamine; Lähim eesmärk on nn teraflops arvutite (multiprotsessorsüsteemide) tootmine; Plahvatuslik arvutite laivõrkude evitamine ja ülikiire arendamine; Pilvstruktuuride uurimine ja pilvtöötluse evitamine;
3. Arhitektuuri, mikroarhitektuuri ja seadmestuse mõisted.
Arhitektuur iseloomustab seda, mida süsteem teeb ning ta on määratletud arvuti käsustiku ja talitlusmudeli kaudu. Mikroarhitektuur kirjeldab arvutiarhitektuuri ja selle iseärasusi konkreetses realisatsioonis (loob eeldused arvutiperede tekkeks). Seadmestus on ( loogika )struktuur, mis määrab konkreetsel juhul selle, kuidas arhitektuuriga määratud süsteem toimib.
4. Klassikalised arvutiarhitektuurid (Princetoni, Harvardi ja modifitseeritud Harvardi arhitektuur).
Klassikalisi arvutiarhitektuure iseloomustavad: terviklik töötlusüksus; ühitatud käsu- ja andmemälu (ühine mäluruum); ühitatud süsteemisiin protsessori ja mälu vahel; tsentraalne ( keskne ) juhtimine; mälu lineaaradresseerimine; arhitektuur toetab madala taseme programmeerimise keelt. Princetoni arhitektuur - terviklik töötlusüksus; ühitatud käsu- ja andmemälu; ühitatud süsteemisiin protsessori ja mälu vahel; tsentraalne juhtimine; mälu lineaaradresseerimine; toetab madala taseme progemis keeli. Harvardi arhitektuur - eraldi mälud käskude ja andmete säilitamiseks; eraldis siinid käsu- ja andmemäludesse; kiireneb suhtlus mäludega -> kasvab arvutisüsteemi jõudlus; struktuurselt keerukam kui Princetoni arhitektuuriga arvuti, kuid paindlikum ). Modifitseeritud Harvardi arhitektuur - Modifitseeritud Harvardi arvutiarhitektuuri rakendatakse tüüpiliselt kaasaegsetes universaal -arvuteis.
5. Princetoni arvutimudeli piirangud.
Piirangud mälupöördustel; puudub selgelt avalduv erisus mälus säilitatava info vahel; tugineb ühemõõtlmelistele struktuuridele; andmetüüpide tuvastamine toimub läbi programmiloogika.
6. Käsustikupõhine arhitektuur, arvutiarhitektuuride käsustikupõhised mudelid.
Käsustikupõhine arhitektuur (ISA) on liideseks arvuti riist - ja tarkvara vahel. Käsustiku põhine arhitektuur (ISA) hõlmab: 1. Arvuti käsustiku, 2. Mälu, 3. Programmisti poolt kasutatavad registrid süsteemis. Arvuti ressursid , mis ei ole programmistile kättesaadavad, ei kuulu ISA koosseisu. ISA määratleb mida seadme riistvara teeb, kuid mitte seda, kuidas ta seda teeb. Käsustikupõhised mudelid: akumulaatoripõhine, pinumälupõhine, mälu-mälupõhine, register -mälupõhine, register-registripõhine.
7. Protsessorites kasutatavate käskude vormingud, formaadid käsukoodi valik.
Käsustikku kuuluvate käskude puhul eristatakse: 1. Käsu vormingut 2. Käsu formaati . Püsiva vormingu ja formaadiga käsud (MIPS, Power PC, SPARC); Muutuva vormingu ja formaadiga käsud (IBM 360/370, Intel 80x86). Käsuformaat võib olla: 1. Fikseeritud - kõik käsustikku kuuluvad käsud on ühesuguse pikkusega; 2. Varieeruv – käsu pikkus sõltub käsust. Iga käsk peab sisaldama juhtinformatsiooni, mis näitab käsu poolt sooritatava infoteisenduse olemust -> käsukoodi. Käsukoodi valik: Tüüpilised käsukoodi moodustamise viisid: 1. Reserveeritud käsukoodid (igal käsul ainult temale omane iduviduaalne käsukood, Intel 8080) 2. Klassipõhised käsukoodid (koosneb kahest osast: klassikood ja operatsioonikood,Mostek 6502).
8. Käsutsükli täitmise üldistatud mudel.
Täitmisele kuuluva käsu aadressi arvutamine -> käsuvõtt -> käsukoodi dekodeerimine -> operandi aadressi arvutamine -> operandivõtt (mitu operandi) -> operatsioon andmetega (string või vektorandmed ) -> salvestamisele kuuluva tulemi aadressi arvutamine -> tulemi salvestus (mitu tulemit) -> katkestusnõuete kontroll -> katkestusnõude töötlus.
9. Translaatorite liigid.
Kompilaator (on kõrgkeele translaator, st programm, mida rakendatakse kõrgtaseme algoritmikeeles koostatud programmi transleerimisel masinakeelde), interpretaator (on arvutiprogramm , mis käivitab programmikoodi, mis ei ole masinkoodi kompileeritud), assembler (arvutiprogramm mis tõlgib assambler keele objekti faili või masinkeele vormi).
10. Kompilaator ja selle üldistatud mudel.
Kompilaator on kõrgkeele translaator, st programm, mida rakendatakse kõrgtaseme algoritmikeeles koostatud programmi transleerimisel masinakeelde. Kõrgkeelne (C, Fortran, jt) programm -> keelespetsiifiline eeltöötlus (sõltuvused: keelest/arvutist sõltumatu, Funktrioon: teisendab kõtgkeele konstruktisoonid vahekeelde)-> kõrgtaseme optimeeringud (S: mõnevõrra keelest sõltuv, arvutist sõltumatu enamasti) -> Globaaloptimeeringud (S: vähene arvutist je keelest sõltuvus. F: sisaldab globaalseid ja lokaalseid optimeeringuid) -> koodigeneraator (S: keelest sõltumatu, tugevasti arvutist sõltuv. F: Käskude valik ja arvutist sõltuvad optimeeringud -> Objektkood (masinakeelne programm)
11. Operatsioonisüsteemi üldistatud arhitektuurne mudel.
Rakenduste tase (rakendused -> (käsundid, kompilaatorid, interpredaatorid, süsteemiteek)) -> OS-i tase: (mäluhaldur, failisüsteemi haldur , süsteemi haldur, võrguhaldur, S/V-süsteemi haldur) -> OS tuum (protsessori haldur, protsessi haldur) -> Riistvara tase: Erinevad kontrollerid (seadmete kontroller, mälukontroller terminalseadmete kontroller)/süsteemi riistvara. Operatsioonisüsteemi põhifunktsioonideks on tegumite (protsesside)2 ajaline planeerimine ja mäluhaldus . Operatsioonisüsteem määrab milline protsess (protsessid) kuulub antud hetkel riistvaras töötlusele.
12. Operatsioonisüsteemi põhikomponendid .
Mäluhaldur ( memory manager ), protsessori haldur (processor manager), S/V-seadmehaldur (device manager), failihaldur (file manager), võrguhaldur (network manager).
13. Protsessid, lõimed , tegevuste järjestamine arvutis.
Protsess – töödeldav programm või selle osa (järjestatav üksus). Lõim – sisaldub protsessis (järjestatav üksus ja/või töödeldava programmi osa). Protsess läbib oma eluea jooksul üldiselt järgmised põhiolekud: Hoie – valmidus – käitus – ootel – lõpetamine .
14. Protsesside töötluse korralduse mudel.
Operatsioonisüsteemi tuuma osa mis tegeleb protsessori ressursside jaotamisega programmide ja protsesside vahel on järjestid // scheduler //. Järjesti määrab rutiinid, mis suunatakse protsessorisse töötlemisele. Järjestite liigid, mida rakendatakse protsesside ohjel, on süsteemiti varieeruv.
15. Programmide ja protsesside järjestamise etapid.
Kaugjärjesti – kasutatakse harva. Ülesandeks on otsustada, millised protsessid suunatakes valmisolevate protsesside jadasse. Vahejärjesti – tegeleb põhimälu dünaamilise jaotamisega protsesside vahel, mida parajasti protsessoris töödeldakse. Lähijärjesti – tegeleb otseselt protsessoris käivitavate protsesside väljavalimisega kõigi põhimälus resideerivate protsesside seast. Jaoturi - (dispetšeri) ülesandeks on lähijärjesti poolt välja valitud protsessi edastamine protsessorisse ja protsessi poolt vajatavate registrite ettevalmistamine tööks. Protsesside järjestamine võib toimuda kas mittetõrjuvalt (protsess on jõudnud juba töötluse staadiumisse, siis seda ei kõrvaldata protsessorist seni, kuni tema töötlus on täielikult lõpule viidud ) või tõrjuvalt (protsesside töötluse korraldamisel nende prioriteetidest, FIFO , SPN, RR, jt).
16. Arvutite jõudluse hindamine ja jõudlusnäitajad (jõudlus, töötlusaeg, kiirendus, kiirendus rööptöötlusel , rööptöötluse efektiivsus).
Arvuti, arvutisüsteemi või arvuti allsüsteemi jõudlus (P) //performance// on seotud informatsiooni töötlusajaga (Tex) vastavas süsteemis: P=(Tex)-1. Relatiivset jõudlust iseloomustab kiirendustegur (SR) //speedup ratio//, mis on määratud suhtega: SR=TexR/Tex. Infotöötluse kiirendus (S) määratakse programmi töötlusaegade suhtena, st modifitseerimata (algse ehk vana) programmi töötlusaja kestus (To) suhe modifitseeritud (parendatud) programmi töötlusaega (Tm), S=To-Tm/Tm*100. Kiirendus rööptöötlusel: Sp=Ts(töötlusaeg jadatöötlusel/Tp(töötlusaeg rööptöötlusel). Rööptöötluse efektiivsus: Ep=kiirendus/protessorite arv.
17. Amdahli seadus ja selle olemus.
Amdahli seadus kirjeldab seda, kuidas muutub kogu arvuti (süsteemi) jõudlus (informatsiooni töötlusaeg) pärast seda, kui arvuti (süsteemi) mingis osas viiakse sisse parendusi , mis tõstavad selle osa jõudlust, st vähendavad infotöötluseks kuluvat aega. Amdhali seadust esitatakse sageli kiirenduse (S) kaudu.
18. Jõudlustestid, nende hierarhia.
Jõudlustestid on teatavad standardsed programmikogumid, mida käitatakse hinnatavail arvuteil, enamasti eesmärgiga saada nende riistvara jõudluslikke näitajaid, kuid jõudlusteste rakendatakse samuti ka tarkvara efektiivsuse (talitluskiiruse) hindamisel. Jõudlustestimisel saadud tulemuste interpreteerimisel tuleb olla kriitiline, täpselt on vaja teada mida mõõdeti ja kuidas mõõdeti. Vääralt läbiviidud jõudlustestimine annab eksitavat informatsiooni mõõdetava süsteemi (seadme) jõudluse kohta.
19. Protsessori jõudlust mõjutavad tegurid(programm, kompilaator, ISA, mikroarhitektuur,
tehnoloogia).
Protsessori jõudlust mõjutavad tehnoloogia (võimalused ja piirangud), teooria ja disaini nupukus, kasutajate vajadused, majanduslik ja kaubanduslik surve. Arvuti protsessori jõudlust mõjutavad tegurid: Protsessori_töötlusaeg=Käsku/ Programmis *Takti/Käsule*Sekundit/Taktile.
20. Mono- ja multitaktilise käsutöötluse põhimõtted.
Monotaktilisel (ühetaktilisel) käsutöötlusel on kõikide käskude töötluseks ette nähtud ühesugused ajavahemikud, mille kestus määratakse lähtuvalt kõige kauem kestva käsu töötluseks kuluva ajavahemikuga. Multitaktilisel töötlusel toimub käsu töötlus lihtsamate ja ajaliselt lühemate tegevuste jadana, kuid erinevate käskude töötluseks kulutatakse erinev arv takte.
21. Konveiertöötluse põhimõtted, konveierite liigid (mudelid).
Konveiertöötlusel viiakse funktsionaalseis seadmeis infotöötlust läbi mitmes etapis (konveieri astmes ). Kui infotöötlus ühel etapil (konveieri astmes) lõpeb, siis saadud tulemused suunatakse järgmisse töötlusetappi ehk töötlusfaasi. Konveierit moodustavate üksikute astmete omavaheliste ühenduste viiside järgi eristatakse kahte konveieri struktuuri - lineaarne ja mittelineaarne. Lineaarse konveieri moodustab teatav kogumik jadamisi ühendatud infotöötluslülitusi. Töötlusesse suunatav info ning konveieri üksikuis astmes saadud tulemid säilitatakse ajutiselt konveieri astmetevahelistes puhverregistrites. Mittelineaarne konveier sisaldab tagasiside ja otseedastuse ahelaid. Need konveierid sobivad hästi rekursiivsete funktsioonide ning skalaarkorrutiste väärtuste arvutamiseks. Konveierid võivad oma talitlusviisilt olla kas sünkroonsed või asünkroonsed.
22. Sünkroonse käsukonveieri jõudlus, käsukonveieri jõudlust mõjutavad tegurid.
Eeldame, et käsu töötlus ilma konveierita arvutis kestab t ajaühikut. Kui sama käsku töödelda ideaalses tasakaalustatud n-astmelises sünkroonses käsukonveieris, kus käskude töötlus on jaotatud n ajaliselt võrdse kestusega (t/n) töötlusetapiks, siis saavutatav informatsiooni läbilaske tõus (TPn) ehk kiirendus, mida konveiertöötluse rakendamine võimaldab võrreldes konveierita töötlusega, on võrdne: TPn=n/ [1+(q*n)/t]. Käsukonveieri jõudlust mõjutavad tegurid: konveieri struktuurne keerukus, käsutöötlusel esinevad “ülehüppavad” astmed konveieris, riskinähtustest põhjustatud tühitaktid konveieri töös.
23. Riist- ja tarkvaraliselt juhitavad vahemälud, vahemälu ühendamine mälusüsteemi.
Protsessor (registrikogum) vahemälu (vahemälu koostöö protsessori põhimäluga) põhimälu. Mälusüsteemi hierarhilises struktuuris on kesksel kohal vahemälud, mis võimaldavad töödeldavat informatsiooni hoida võimalikult protsessori lähedal ja seeläbi tagada kiire andmevahetuse protsessori ja mälusüsteemi vahel. Vahemäludega hierarhilises mälusüsteemis võib andmevahetus süsteemi mälude vahel toimuda erinevalt, sõltuvalt sellest, kuidas on selles korraldatud informatsiooni lugemise ja salvestamise operatsioonid . Andmete lugemine mälusüsteemist sõltub sellest, kas kasutatakse läbivasetusega vahemälu //look through cache// või kõrvalasetusega vahemälu //look aside cache//. Vahemälu kontrollerlülitus ohjab riistvaraliselt andmevahetusi protsessori ja vahemälu ning vahemälu ja põhimälu vahel.
24. Vahemälu üldistatud struktuurne mudel.
Vahemälud koosnevad järgmistest põhisõlmedest: kiiretoimeline suuremahuline andmemälu (säilitatakse põhimälust saadud inf kui ka protsessorist väljastatud tulemeid); ülikiire sildikoodi mälu; spetsiaalne juhtmälumälu vahemälu iga mälurea tunnusbittide säilitamiseks; loogikalülitused (mille abil toimub vahemälusse talletatud informatsiooni asendamise ohje); juhtseade (ohjatakse kõiki vahemälus toimuvaid protsesse).
25. Otsevastendusvahemälu.
Põhimälu aadressiruum jaotatakse võrdse pikkusega andmeplokkideks, mis mahuksid vahemälu ühele reale. Sellisel juhul asuks iga põhimälu andmeplokk vahemälus ainult ühe kindla aadressiga vahemälureal, st tegemist oleks otsevastendusega vahemäluga. Otsevastendusega vahemälu struktuur H-tabamus; E-väljastus lubatud; M-mittetabamus; V – vahemälu juhtmälu. Otsevastendusega vahemälu poole pöördumiseks vajalik aadressisõna koosneb eraldi p-järgulisest sildikoodist, k-järgulisest indeksikoodist ja b-järgulisest baidikoodist.
26. Moodul - assotsiatiivne vahemälu.
Moodul-assotsiatiivsetes vahemäludes saab korraga säilitada ühe ja sama indeksiaadressiga andmeplokke, mis asuvad põhimälus erinevail mälulehekülgedel, st omavad erinevaid sildikoode. Moodul-assotsiatiivne vahemälu on kui süsteem mitmest paralleelselt töötavast otsevastandusega vahemälust.
27. Täisassotsiatiivne vahemälu.
Kõige paindlikumad informatsiooni vastendamisel põhi- ja vahemälude vahel. Täisassotsiatiivsete vahemälude korral ei ole piiranguid informatsiooni paiknemisele vahemälus. Selles vahemälus säilitatava informatsiooni poole pöördumisel ei ole tarvidust mitme aadressivälja järele, neid asendab üks üldine sildiväli.
28. Informatsiooni salvestus ja lugemine vahemälust.
Lugemine vahemälust: 1) andmed on vahemälus -> andmed protsessitakse 2) andmed ei ole vahemälus -> läbivaade (suunata andmed protsessorisse pärast vahemälurea täitmist põhimälust VÕI suunata andmed protsessorisse samaaegselt vahemälu täitmisega põhimälust). Salvestus vahemällu: 1) andmed on vahemälus -> läbisalvestus ( salvestada andmed vahe- ja põhimällu) VÕI järlesavlestus (salvestada andmed ainult vahemällu. Vahemälust kantakse andmed põhimällu siis, kui vahemälu vastav rida kuulub kustutamisele) 2) andmed ei ole vahemälus -> omistussalvestus (Salvestada andmed vahemälu reale, mis tuuakse eelnevalt põhimälust vahemällu) VÕI mitteomistav salvestus (info muudetakse ainult põhimälus. vahemällu infot salvestada ei saa).
29. Keskmine pöördusaeg vahemälusid (1- ja 2-tasemeline) sisaldavas hierarhilises mälusüsteemis.
Ühetasemeline vahemälussüsteem: Protsessor L1 vahemälu (QL1) Põhimälu Qm. Keskmine mälupöörduse aeg ühetasemelise vahemälusüsteemiga mälusüsteemis:
Kahetasemeline vahemälussüsteem: Protsessor L1 vahemälu (QL1) L1 vahemälu (QL2) Põhimälu Qm. Keskmine mälupöörduse aeg kahetasemelise vahemälusüsteemiga mälusüsteemis:
30. RISC-arhitektuuriga protsessori üldistatud mudel.
RISC protsessorite loomisel on eesmärgiks saavutada info töötluskiiruseks vähemalt üks käsk ühel taktil. Niivõrd kõrge jõudluse saavutamine oleks raske ilma käskude konveiertöötluseta, efektiivse (vahe)mälusüsteemi ning spetsialiseeritud kompilaatorite rakendamiseta. Programmide töötluse kiirendamiseks võeti RISC protsessoreis aluseks registerorienteeritud arhitektuur. Selleks lülitati protsessorite struktuuri suuremahulised registrikogumid. Registrikogumi registrite korraldamisel on põhimõtteliselt kaks võimalust: 1. Üksikregistrikogumi e. SRS- // Single Register Set// meetod 2. Akendatud registrikogumi e. WRS- //Windowed Register Sets // meetod.
31. RISC-arhitektuuriga mikroprotsessorite tüüpilisi omadusi.
1. RISC arhitektuuriga protsessorid on loodud käsujadade töötlemiseks suure kiirusega, vähemalt üks käsk ühe taktiga. 2. Rakendatakse piiratud käskude arvuga käsustikku. 3. Käsuvorminguis avaldub orienteeritus "register-register" tüüpi operatsioonidele. 4. Suhtlus mälusüsteemiga toimub minimaalse arvu käskudega ( LOAD ja STORE). 5. Käskude töötluse kiirendamiseks on mikroprogrammjuhtimine asendatud riistvaralisega. 6. RISC-protsessorile on iseloomulik suurte spetsiifilise korraldusega registrikogumite olemasolu. Registrikogumid soodustavad konveiertöötluse korraldamist; 7. Protsessori struktuuri kuuluvad mitmed, enamasti paralleelselt töötavad konveierid; 8. Tüüpiline on mitme paralleelselt talitleva erineva töötlusseadme olemasolu protsessoreis; 9. Protsessori jõudlus on otseses sõltuvuses konveierite optimaalsest laadest informatsiooniga; 10. Konveierite operatiivsel varustamisel informatsiooniga on eriline koht vahemäludel, eriti esmataseme (L1-taseme) kiibisisestel vahemäludel; 11. Informatsiooni ettevalmistamisel rakendatakse efektiivseid optimeerivaid kompilaatoreid. 12. RISC-arhitektuur toetab riistvaralisel tasemel kõrgkeelsete programmide töötlust. 13. Kompileerimisel saadavate objektprogrammide maht RISC-arhitektuuri korral on tavaliselt mõnevõrra suurem, kui CISC -arhitektuuriga protsessoreil; 14. Katkestuste töötlusel võib esineda ajakadusid. 15. Kui CISC-arhitektuuriga protsessorid arenevad makroparallelismi suunas.
32. RISC- ja CISC-arhitektuuride võrdlus.
33. Arvutite mälu-, sagedus- ja võimsusmüüri olemus.
Mälumüür – programmide töötluskiirust piirab infoliikluse kiirus protsessori ja mälusüsteemi vahel. Sagedusmüür – klassikalistes protsessorites on rakendanud järjest suurema astmete arvuga käsukonveiereid, et saavutada järjest kõrgemat infotöötluse kiirust. Konveierite üksikute astmete struktuurne keerukus ja nende talitluskiirus on jõudmas oma füüsilisele piirile. Võimsusmüür – protsessorkristallidest eralduva soojusenergia kogus on liialt suur, et seda jõutaks piisavalt kiiresti kristallilt ära juhtida ( kristallide termošokk). Kuna protsessorite taktsagedus (f) kasvab, siis kasvab ka protsessorkiipide poolt tarbitav ja valdavas osas soojusenergia nöol eralduv võimsus (P), mis põhjustab kiibikristalli ülekuumenemist.
34. Rööptöötluse tasemed ja rööptöötluse kolm põhikonfiguratsiooni.
Programmi tase; tegumi ehk protseduuri tase; käskude tase; käsusisene tase.
Ülem-alluv konfiguratsioon:
Nõrga sidestusega konfiguratsioon:
Sümmeetriline konfiguratsioon:
35. Juhtimissõltuvused rööptöötlusel, Bernsteini tingimused.
Juhtimissõltuvuse esinemisel pole võimalik määrata käskude täitmise järjekorda enne nende töötlemist. Juhtimissõltuvus piirab käskude rööptöötluse võimalusi. Kaks programmifragmenti (Fi ja Fj) on teineteisest sõltumatud, st neid võib ja saab töödelda, kui on täidetud järgmised nõuded: Olgu programmifragmendi Fi sisendmuutujateks muutujad Ii ja väljundmuutujateks muutujad Oi. Programmifragmendi Fj sisendmuutujaiks on muutujad Ij ja väljundmuutujaiks muutujad Oj. Programmifragmendid Fi ja Fj on rööpselt töödeldavad kui: Ij ∩ Oi = Ø, Ii ∩ Oj = Ø, Oi ∩ Oj = Ø
36. Sünkroniseerimine rööptöötlusel.
Rööpselt töödeldavad protsessid või nende lõimed võivad samaaegselt vajada ühiskasutuses olevaid ressursse. Seetõttu on vajalik rööptöötluse korral sünkroniseerida (koordineerida) ühiskasutatavate ressursside kasutamist erinevate protsesside (lõimede) vahel. Vältimaks konkurentsi, rakendatakse programmides erinevaid riist- ja tarkvaralisi vahendeid. Näiteks riistvarapõhisel sünkroniseerimisel on levinud lukustuste //lock// ja barjääride //barrier// kasutamine, tarkvarapõhine sünkroniseerimine toimub kas ühiskasutusmälu või spetsiaalsete ühiskasutusmälu käskude (RMW-käskude //readmodify- write//) abil.
37. Gustafson-Barsise seadus, selle võrdlus Amdahli seadusega (rööpsüsteemide korral).
Kuivõrd suurt efekti võib saavutada rööptöötluse rakendamisest, seda saab hinnata Gustafsoni (Gustafson-Barsis) seaduse (1988) abil. Gustafson tuli järeldusele, et ülesanded, kus esineb mahukaid korduvaid andmekogumeid on hästi rööbistatavad. Kui rööbistatud programmi töödeldakse p protsessorist koosnevas süsteemis, siis infotöötlus kiireneks selles SG(p) korda, st: SG(p) = g + p×(1-g) = p + (1-p)×g, kus g – jadamisi täidetava (mitterööbistatava) osa suurus programmist, parameeter g võib omada arvulisi väärtusi vahemikus 0 kuni 1. Programmi rööbistamise läbi saavutatavat kiirendust (SA(p)) hinnatakse sageli ka Amdahli seaduse abil: SA(p)=1/(g+(1-g/p))-O(p). Tuleb arvestada, et programmi rööptöötlusel p protsessori abil on saavutatav arvutuslik kiirendus Gustafsoni reegli alusel arvuliselt märksa suurem (optimistlik hinnang), kui Amdahli reegli järgi (pessimistlik hinnang) leitu.
38. Rööpsüsteemide skaleeritavus.
Rööpsüsteemide skaleeritavus iseloomustab süsteemide võimet suurendada informatsiooni läbilaskevõimet, kui süsteemis protsessorite (protsessorelementide) arv kasvab (p↑). Rööpsüsteem on skaleeritav, kui tema efektiivsust E(p) = S(p)/p saab hoida konstantsena (E(p) = fix.) ka sellisel juhul, kui süsteemis talitlevate protsessorite (protsessorelementide) arv suureneb töödeldava infomahu (süsteemis töödeldava probleemi infomahukuse) suurenemisel.
39. Tegumi teralisuse olemus.
Tegumi teralisus (G) iseloomustab seda, kui palju aega tegumis kulutatakse tegumi töötlusel (Tt) ja kui palju aega andmevahetuseks (Te) teiste tegumitega: G=Tt/Te. Eristatakse peeneteralist //fine-grain// ja jämedateralist // coarse -grain// rööpsust.
40. Arvutiarhitektuuride Flynni taksonoomia.
Üks levinumaid süstemaatikaid arvutiarhidektuurides. Töötati välja 1960-ndate aastate keskel Michael J. Flynni poolt - nn voogklassifikatsioon. Flynn klassifitseeris arvuteid sõltuvalt sellest, mitut andme- ja käsuvoogu sai arvutis samaaegselt töödelda. Käsuvoog moodustub protsessoris töödeldavate käskude jadadest, andmevoog aga operandide jadadest. Flynni taksonoomia kohaselt eristatakse nelja erineva arhitektuuriga arvuteid: SISD (1 käsuvoog ja üks andmevoog), SIMD ( 1 käsuvoog, mitu andmevoogu), MISD (mitu käsuvoogu ja 1 andmevoog), MIMD (mitu käsu- ja andmevoogu)
41. Multiprotsessorsüsteemide ühendusvõrkude topoloogiad, näited (välja jääb oomegavõrk).
Kaasaegne multiprotsessorsüsteem koosneb protsessorelementidest ja neid omavahel ühendavatest sidekanalitest. Viimased korraldatakse enamasti mingi tüüpilise sidevõrgu topoloogilise lahenduse põhimõtete kohaselt. Sidevõrkude topoloogilistes lahendustes kasutatakse sageli järgmisi klassikalisi lahendusvariante: Siinvõrk Tegemist on tähttopoloogia erijuhuga, kus keskseks elemendiks on passiivne siin. Siinvõrgu topoloogiat kasutavad ka paljud traadita sidevõrgud. Võrgu sõlmede omavaheline sidestus on lihtne ja võrgu teostus on odav, kuid rike siinis halvab kogu võrgu. Samuti on võrgu infoläbilase madal, sest igal ajahetkel saan andmeedastust läbi viia üks sisendsõlme ja väljundsõlme paar. Siintopoloogiat kasutati varem sageli kohtvõrkudes. Ringvõrk Võrgu topoloogilises lahenduses on igasse võrgusõlme ühendatud kaks ruuterit – üks neist võimaldab pärisuunalist ja teine vastupidise suunaga andmeedastusi. Võrgu struktuur võimaldab kergesti korralda võrku kuuluvate sõlmede tehnilise seisundi testimist. Silmvõrk Silmvõrk (silmusvõrk) moodustatakse täielikult sidestatud võrgust osade linkide eemaldamise teel. Tähtvõrk Tähtvõrgu keskpunktis asuvat sõlme nimetatakse kontsentraatoriks. Kontsentraator organiseerib võrgus teatiste edastamist andmealliksõlme ja andmeneelu sõlme vahel. Võrgu sõlmede arvu piirab harilikult kontsentraatorsõlme portide arv. Kui võrgus kasutada mitut kontsentraatorit, mis on omavahel hierarhiliselt ühendatud, siis moodustub puutopoloogiaga võrk. Puuvõrk Puuvõrgu topoloogias avaldub selgesti võrgu sõlmede topoloogiline hierarhia. Üks sõlm, asub hierarhia kõrgemail tasemel, on nn juursõlm //root node //, millega ühendatakse madalamate tasemete sõlmed. Tasemete arv puuvõrgus pole piiratud, kuid minimaalne tasemete arv puuvõrgus on kolm. Kui puuvõrgus oleks vaid kaks taset, siis muutuks puuvõrk tähtvõrguks.
42. Andmesidevõrke iseloomustavad näitajad.
Sõlme (tipu) aste – võrgu sõlmega ühendatud kanalite arv; läbilase – maksimaalne teatiste arv, mida võrk suudab edastada ajaühikus; latentsus, viide – aeg, mis kulub võrgus info edastamiseks infoallikast infoneelu; ühenduvus – võrgu sõlmede arv, mis on vahetus naabruses antud sõlmega, st sõlmede arv, kuhu antud sõlmest jõutakse ühe hüppega; diameeter – maksimaalne sõlmede arv, mida teatis läbib oma teel andmeallikast andmeneelu; keskmine kaugus – võrgu kahe sõlme vahelist keskmist kaugust mõõdetakse linkide arvuga, mis jääb nende kahe sõlme vahele kõige otsesema tee puhul võrgus; võrgu riistvara keerukus – riistvara keerukus on võrdne võrgu kõikide linkide ja kommutaatorite summaga ; võrgupoolitus – minimaalne linkide arv (BS), mis tuleb sidevõrgust kõrvaldada, et moodustuks kaks võrdset sümmeetrilist võrgupoolt; laiendatavus – iseloomustab seda, kuivõrd kerge on olemasoleva võrgu struktuuri laiendada täiendavate moodulite abil; regulaarsus – iseloomustab, kuivõrd kõrge on korduvuse aste võrgu struktuuris.
43. Sidevõrkudes kasutatavad ruutimise põhiprotokollid.
1. Kanalikommutatsioon //circuit switching//: korral luuakse esmalt side võrgus allik - ja neelusõlme vahel. Teised samaaegselt sidevõrgus viibivad teatised ei saa mingile teatisele juba eraldatud andmeteed kasutada enne, kui see teatis on andmetee vabastanud, st temaga seotud andmeedastuse seanss on lõppenud.
2. Pakettkommutatsioon //packet switching//; Pakettkommutatsiooni korral jaotatakse teatis väiksemateks osadeks ehk pakettideks. Iga pakett varustatakse päisega, milles sisaldub sihtsõlme aadressiga, mille põhjal toimub edastusel paketi suunamine läbi sidevõrgu sõlmede. Paketid sisestatakse sidevõrku ilma, et eelnevalt oleksid neile reserveeritud lingid . Paketi liikumisel sidevõrgus läbib pakett igal hüppel ainult ühe sõlme.
3. Ussiaukkommutatsioon //wormhole switching// kujutab kahe eelneva, kanalikommutatsiooni ja pakett-kommutatsiooni, hübriidi. Sõnum jaotatakse samuti üksikuteks edastusüksusteks flit(t)ideks //flow control digits, flit//, neist igaüht edastatakse andmeneelu üht kindlat andmeteed pidi nagu see toimub kanalikommutatsioonil.
44. SISD- ja SIMD-arhitektuurid.
SISD-arhitektuuriga arvutis koordineerib juhtüksus (CU) käskude töötlemist, ohjates eeskätt käsuvõtu-töötluse faase . Juhtüksus viib läbi käskude jadavõttu arvuti mälust (MU) ja suunab need protsessori töötluselementi ehk töötlusüksusesse (EU). SIMD-arhitektuur esindab eeskätt varasemaid rööptöötlusele orienteeritud arvuteid, selle arhitektuurse mudeli tüüpilisteks esindajateks on maatriksiprotsessorid. SIMD-arhitektuuriga arvuteis on tüüpiliselt teatav arv lihtsaid homogeenseid töötlevaid üksusi (EU), mis ühendatakse moodulkorraldusega mäluga. Mälu moodustavad mälumoodulid (MU), mida kasutatakse töötlusüksuste (EU) poolt, on kas ühiskasutuses või siis hajuskasutuses.
45. MISD-arhitektuur.
MISD-arhitektuuril puudub senini reaalne esindaja, kuigi kirjanduses on väidetud, et põhimõtteliselt võiks selle arhitektuurse lahenduse esindajaks pidada süstoolset maatriksit. Süstoolne maatriks moodustatakse suhteliselt lihtsatest töötlevatest elementidest ehk süstolitest, kuhu suunatavaid operande töödeldakse konveiertöötluse põhimõttel, st jadamisi samm-sammult.
46. MIMD-arhitektuur.
MIMD-arhitektuuri korral taliteb iga arvuti struktuuri kuuluv töötlusüksus (EU), sõltumatult teistest struktuuri kuuluvaist töötlusüksustest, individuaalse käsu ohjel, kasutades antud käsus ette nähtud andmeid (operande). Iga töötlusüksuse talitlust ohjab otseselt individuaalne juhtüksus (CU), mis koos töötlusüksusega (EU) moodustavad protsessori. Tavaliselt varustatakse iga töötlusüksus individuaalse lokaalmäluga (MU).
47. UMA-mudel.
UMA-mudeli puhul on mälu juurdepääsetav kõigile protsessoritele (protsessorelementidele) ühetaoliselt läbi siini (sidevõrgu). Antud arhitektuurset lahendust nimetatakse tihesidestusega arhitektuuriks, sest toimub ressursside intensiivne ühiskasutus.
48. NUMA-mudel.
Iga protsessor on varustatud individuaalse mäluplokiga ühiskasutuses olevast mälust, kuid programmist näeb ühiskasutusega mälu aga ühtse globaalse aadressiruumina. NUMA-mudel esindab loogilise struktuurina ühiskasutusmälu, kuid füüsilise struktuurina jaotatud mälu. Tegemist on nõrksidestusega ehk hajusa mäluarhitektuuriga.
49. COMA -mudel (sh CC-COMA).
COMA- mudelis talitleb globaalmälu kas kui otsevastendus- või moodul-assotsiatiivse vahemäluna. Füüsline mäluruum jaotatakse vahemälu ridadeks, mida edastatakse süsteemis vastavalt protsessoreilt saabuvatele nõudlustele.
50. Rööparvutite jõudluse ligikaudne hindamine.
Rööparvuti, mis sisaldab p protsessorit (protsessorelementi), jõudlus ei kasva võrdeliselt süsteemi lisatavate protsessorite arvuga.
Rööparvuti, mis koosneb homogeensest protsessorist (protsessorelemendist), arendab hinnanguliselt, võrreldes üksiku protsessoriga , jõudlust (Ƥ) vahemikus log2 p kuni
Kui rööparvutis (multiprotsessorsüsteemis) on 1024 protsessorelementi (p = 1024), siis selline süsteem, võrreldes üksiku protsessoriga, arendab jõudlust, mis jääb vahemikku:
51. Vektorprotsessorite struktuurid (mälu-orienteeritud ja register-orienteeritud).
52. Vektorprotsessori põhimälu, skalaarprotsessor, vektorkontroller, vektori aadressigeneraator ja mäluliides, aritmeetikakonveier, vektorregistrikogum.
Põhimälus säilitatakse käske ja andmeid. Põhimälu toimekiirusest sõltub otseselt protsessori jõudlus, sest vektorandmete töötlusel on liiklus mälu ja töötlusüksuste vahel väga intensiivne. Skalaarprotsessor töötleb skalaarkujul esitatavat informatsiooni, mis on seotud programmi juhtimisega, vektortöötluse käivitusega, suhtlusega operatsioonisüsteemiga ja sisend-väljundoperatsioonide juhtimisega. Vektorkontroller dekodeerib vektorkäske, sooritab operandide aadresside töötlust, käivitab vajadusel mäluliidese kontrolleri talitluse, käivitab aritmeetikakonveieris andmetöötluse ja ohjab kõigi nimetatud seadmete talitlust. Vektori aadressigeneraator ja mäluliides – üksuse (vektorite laade-salvestusüksuse) ülesandeks on tagada kiire andmevahetuse aritmeetikakonveieri ja mälu vahel. Üksus saab vektorkontrollerilt operandide aadresse ja formeerib nende alusel jadapöördusi mälu poole, et varustada aritmeetikakonveierit (konveiereid) töödeldavate andmevektorite elementidega. Aritmeetikakonveieris sooritatakse mälust saabunud vektorandmete elementidega käsus ette nähtud infoteisendused ning salvestatakse saadud tulemid mällu või vektorregistrisse. Aritmeetikakonveierid võivad olla kas universaalsed – polüfunktsionaalsed või piirduda vaid ühe kindla andmeteisendusega liigiga – monofunktsionaalsed. Vektorregistrikogum – erinevalt mäluorienteeritud vektorprotsessorist, kus vahetult töödeldavad vektorandmed ja töötlusel saadud tulemid asuvad põhimälus, säilitatakse registerorienteeritud vektorprotsessoris vahetult töödeldavad vektorandmed ja töötlusel saadud tulemeid spetsiaalses vektorregistrikogumis. Vektorregistrikogumil on vähemalt 2 lugemis- ja 1 salvestusport.
53. Tüüpilised vektorkäsud.
Vektor -vektor operatsioon (operatsioon kahe vektormuutuja vahel, tulemiks on samuti vektor); vektor- skalaar operatsioon (operatsioon vektor- ja skalaarmuutuja vahel, tulemiks on vektor); vektor-mälu operatsioon (vektorregistri laadimine või vektorregistri sisu salvestamine mällu); vektor reduktsioon (operatsioon vektormuutujal, mille tulemusena saadakse skalaarmuutuja); maskimine (käsk, mida kasutatakse vektorkäskude tingimuslikul töötlemisel. Protsessoris olevasse maskiregistrisse (MR) salvestatud maskivektori järkude väärtused määravad vektoroperandi need elemendid, mis osalevad antud vektoroperatsioonis).
54. Vektoriseeritud programmi töötlusaeg.
T – programmi summaarne töötlusaeg
Ts – programmi skalaarse osa töötlusaeg
Tv – programmi vektoriseeritud osa töötlusaeg
x – programmi vektoriseerituse aste
55. Andmevooarvuti üldistatud mudel.
Andmevooarhitektuuride iseloomulikuks tunnuseks on käsutöötluse korralduse paradigma a, kus käskude töötlust alustatakse koheselt, kui neis kasutatavad operandid on töötlusvalmid. Andmevooarvutile iseloomulikud tunnused: 1. Asünkroonsus (käsutöötlust alustatakse vaid juhul, kui käsus rakendatavad operandid on kasutusvalmis); 2. Funktsionaalsus (mis tahes kaht töötlusvalmit käsku võib töödelda suvalises järjekorras või rööpselt).
56. Üldpõhimõtted informatsiooni töötlemisel andmevooarvutis (töödeldavuse ja käivituse reeglid).
A. Töödeldavuse reegel //enabling rule // Käsk on töödeldav, kui kõik temas vajatavad operandid on kasutuskõlblikud. B. Käivituse reegel //computational rule, firing rule// Käsutöötlust alustatakse (käivitatakse) ainult siis, kui ta on töödeldav.
57. Erinevused staatilise ja dünaamilise andmevooarvuti vahel.
Staatilise andmevoolumudeli korral on igale andmevoograafi tipule eraldatud vaid üks luba. Seetõttu kehtib neis infotöötlusel käivituse piirang – infoteisendus käivitatakse graafi tipus vaid juhul, kui selle tipu mis tahes väljundkaarel ei ole formeeritud luba (st kõik väljundkaared on “tühjad”).
Dünaamilises andmevooarvutis käivitatakse tipus infotöötlus vaid tingimusel, et selle tipu kõigil sisendeil (sisendkaartel) eksisteerivad load identsete siltidega. Tipu väljundkaartel võivad esineda load. Ühel väljundkaarel võib samaaegselt esineda mitu luba.
58. Staatilise ja dünaamilise andmevooarvuti mudelid.
59. Andmeskalaarse protsessori talitluse põhimõtted.
Andmeskalaarse arhitektuuriga protsessoris toimub jadaprogrammi töötlemine liiasusega, paralleelselt (asünkroonselt) mitmel protsessoril või protsessorüksusel (PÜ). Kõik protsessorüksused töötlevad üht ja sama programmi, st neis toimub asünkroonselt ühtede samade käskude ning andmete töötlemine. Protsessorüksuste kasutuses olev mäluruum jagatakse, sõltuvalt andmete päritolust, kaheks: dubleeritud //replicated// andmete ja edastatud //communicated// andmete mäluruumiks.
60. Andmeskalaarses protsessoris laade- ja salvestusoperatsioonide korraldus dubleeritud
ja edastatud andmeid sisaldavais mäludes.
1) Eeldame, et protsessorüksustes toimuvad erinevad laadeoperatsioonid (ld-1, ld-2) ja salvestusoperatsioonid (st-1 ja st-2), millesse on kaasatud dubleeritud - ja edastatud andmete mäluruumi osas paiknevad operandid. 2) Operatsioonid ld-1 ja st-1 PÜ1-s ja PÜ2-s on seotud andmevahetusega protsessorüksuste dubleeritud andmete mäluruumi osas asuvate andmetega ja võivad toimuda rööpselt mõlemas protsessorüksuses. 3) Laadeoperatsioon ld-2 on seotud andmetega mida valdab protsessorüksus PÜ1, seetõttu peatatakse protsessorüksuses PÜ2 infotöötlus seniks , kuni PÜ1 on läbi globaalsiini edastanud vajalikud andmed (operandi) PÜ2-le.
61. Spekulatiivtöötluse rakendamine andmeskalaarses protsessoris.
Andmeskalaarne protsessor toetab spekulatiivtöötlust, mis tuleneb käskude järjekorravälisest töötlusest, mistõttu tuleb protsessoris erilist tähelepanu pöörata andmete korrektsele leviedastusele. Spekulatiivtöötlust võib protsessorüksustes läbi viia kahel viisil: 1. Andmete spekulatiivsest leviedastusest hoidutakse seniks, kuni pole selgunud sooritatud spekulatiivtöötluse õiguspärasus; 2. Protsessorüksus alustab spekulatiivtöötluse käigus kasutatavate andmete leviedastusega, kuid niipea kui selgub , et spekulatiivtöötlus polnud õiguspärane, siis koheselt teavitab ta teisi protsessorüksusi sellest, et levitatud andmed olid kehtetud.
62. Multiskalaarse protsessori mikroarhitektuurne mudel.
63. Programmi ettevalmistamine töötluseks multiskalaarses arvutis.
Et tavalist jadaprogrammi saaks multiskalaarses protsessoris töödelda, tuleb see eelnevalt ette valmistada. Lähteprogrammi kompileerimise käigus esitatakse programm juhtvoograafina (JVG), mille tippudes asuvad programmi baas- ehk põhiplokid. Graafi kaared näitavad programmis käsuvoogude kulgu ühest põhiplokist teise.
64. Juhtimis- ja andmesõltuvused multiskalaarse protsessori tegumites.
Tuleb eristada juhtimissõltuvusi, mis tekivad tegumi sees ja mis tekivad tegumite vahel. Lähtuvalt JVG-st, töödeldakse tegumeid järgnevuses: R1 -> R2 -> R3. Tegumi käskude töötlemisel saadakse tulemid (andmed), mida kasutatakse nii tegumi sees kui ka teiste tegumite poolt. Kui on tegemist käsutöötluse tulemitega, mida moodustatakse ja tarbitakse tegumi sees, siis ei kujuta andmesõltuvused erilist probleemi. Andmeid tootva käsu poolt moodustatud tulem salvestatakse kas registritesse või mälupesadesse, kust andmeid tarbiv käsk neid loeb.
65.Andmevahetuse korraldus multiskalaarses protsessoris.
Skalaarne protsessor on protsessor, kus ajaühikus (näiteks ühes protsessortaktis) suunatakse töötlemisele kuni üks käsk. Andmeskalaarses protsessoris toimub ühe ja sama jadaprogrammi rööpne töötlemine suurt hulka protsessorüksusi sisaldaval kogumil, kasutades hajutatud andmekogumeid. Andmeskalaarne protsessor toetab käskude järjekorravälist ning andmete spekulatiivtöötlust. Multiskalaarses protsessoris jaotatakse töödeldav jadaprogramm üksikute tegumite kogumiks, mida töödeldakse rööpselt suurel hulgal protsessorelementidel. Multiskalaarses protsessoris rakendatakse spekulatiivset töötlust juhtimise ja andmesõltuvuste tasemel.
66. Protsessorarhitektuuride arengusuundi .
1. Ühe lõime töötluse kiirendamine: Rakendatakse rohkem spekulatiivset käsutasemelist rööpsust. 2. Mitme lõime töötluse kiirendamine: Rakendatakse, lisaks käsutasemelisele rööpsusele, lõimetasemelist rööpsust. 3. Ühelõimeliste rakenduste töötluse kiirendamine multilõimtöötluse läbi: Multiskalaarne protsessor, andmeskaalaarse protsessor, jäljeprotsessor. 4. Erilahendused : Protsessor mälus ehk arukas RAM; Rekonfigureeritava struktuuriga (mikroarhitektuuriga) protsessor; Asünkroonne protsessor.
67. Makimoto laine.
Mikrolülituste arendamisel esineb teatav korrapärasus (tsüklilisus), mida on hakatud nimetama Makimoto laineks. Keskmiselt iga 10 aasta järel leiab mikrolülituste projekteerimisel ja tootmisel aset ümberlülitumine standardiseerimiselt //standartization// kohandamisele //customization//. Standardiseerimise korral on tegemist toodete, alates transistoridest kuni mikroprotsessorite ja programmeeritava loogikani (FPGAd), orienteeritusega üldisusele, standardsele kvaliteedile. Kohandamise korral on tegemist toodete, alates rakendusorienteeritud lausintegraallülitustest kuni kiipsüsteemide (SoC //system-on-a-chip//) ja kiipide süsteemideni (SiP //systems-in-package//).
68. Assemblerikeele kasutamine arvutite programsel juhtimisel ( praktikum ).
Protsessorsõltuv. Keele kasutamine eeldab protsessori arhitektuuri ja talitluse detailset tundmist. Programm kasutab mäluruumi säästlikult, programmi töötlusaeg on lühem aga programmeerimine on tülikas (keerukas) ja keel ei ole kasutajasõbralik.
Arvutiprogramm tuleb transleerida ( virtuaalmasina puhul interpreteerida) masinakoodi.
69. Assemblerikeelse programmi transleerimine masinakeelde (praktikum).
Assamblerikeelne programm (masinast sõltuv madalataseme keel) -> assambleri programm (transleerimine) -> masinakood. Translaatorina kasutatava programmi ülesanne on lähtekeelse, kas masinast sõltumatu kõrgkeelse või sõltuva madaltaseme keelse, programmi teisendamine masinakeelde.
70. Pseudokäskude (direktiivide) kasutamine kompilaatori ohjel (praktikumis kasutatud
simulaatori näitel).
Assemblerikeeles kasutatakse lisaks masinakäskudele veel ka pseudokäske ehk direktiive . Direktiivid muudavad assemblerikeelse programmi kasutamise mugavamaks. Pseudokäsud annavad assemblerile täiendavat infot, kuid nad ei genereeri koodi. Oma funktsionaalse otstarbe järgi võivad direktiivid olla jaotatud veel klassidesse – nimede defineerimise direktiivid (näiteks Db), transleerimise juhtimise direktiivid (näiteks Org) jt. Sageli eristatakse assemblerikeeltes direktiive sellega, et direktiivi mnemooniline tähistus algab alati punktiga , näiteks .end või .begin.
Protsessori juhtimismeetodite võrdlus